DE19612385A1 - Verdrängungsvariabler Kompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verdrängungsvariablen Kompressor, der den Neigungswinkel einer Taumelscheibe auf der Basis der Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Ansaugdruck steuert, um die Abgabeverdrängung zu steuern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen verdrängungsvariablen Kompressor, welcher die Zirkulation des Gases durch den Kompressor und einen externen Kreislauf stoppt, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe ein Minimum annimmt.

Für gewöhnlich werden Kompressoren in Kraftfahrzeugen eingebaut, um komprimiertes Kühlgas dem Klimaanlagensystem des Kraftfahrzeuges zuzuführen. Zur Aufrechterhaltung der Lufttemperatur innerhalb des Fahrzeugs auf einem für den Fahrzeugpassagier komfortablen Niveau ist es wichtig, einen Kompressor zu verwenden, der eine regelbare Verdrängung aufweist. Ein bekannter Kompressor dieser Gattung regelt die Neigung einer Taumelscheibe, welche verschwenkbar auf einer Antriebswelle gelagert ist und zwar auf der Basis der Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Ansaugdruck, wobei die Drehbewegung der Taumelscheibe in eine lineare Hin- und Herbewegung eines jeden Kolbens konvertiert wird. Der vorstehend beschriebene Kompressor hat keine elektromagnetische Kupplung für die Übertragung und das Blockieren einer Kraft zwischen einer externen Antriebsquelle und der Antriebswelle des Kompressors. Die externe Antriebsquelle ist unmittelbar mit der Antriebswelle gekoppelt. Die kupplungslose Struktur mit der Antriebsquelle, welche unmittelbar an die Antriebswelle angeschlossen ist, verhindert Stöße, welche ansonsten durch die Ein/Aus-Aktion einer solchen Kupplung erzeugt werden würde. Wenn solch ein Kompressor in einem Fahrzeug montiert ist, wird der Komfort für den Passagier verbessert. Die kupplungslose Struktur reduziert darüberhinaus das gesamte Gewicht des Kühlsystems und verringert folglich die Kosten.

Bei einem solchen kupplungslosen System läuft der Kompressor selbst dann, wenn keine Kühlung erforderlich ist. Bei solchen Kompressoren-ist es wichtig, daß dann, wenn eine Kühlung unnötig wird, die Abgabeverdrängung soweit wie möglich verringert wird, um zu verhindern, daß der Verdampfer gefriert. Wenn keine Kühlung erforderlich ist oder eine Wahrscheinlichkeit für ein Gefrieren besteht, sollte die Zirkulation an Kühlgas durch den Kompressor und dessen externen Kühlkreislauf gestoppt werden. Der Kompressor gemäß der Fig. 5 ist dafür vorgesehen, die Strömung an Gas in eine Ansaugkammer 54 von einen externen Kühlkreislauf (nicht gezeigt) durch die Verwendung einer Spule bzw. eines Schiebers 50 zu unterbrechen, um die Zirkulation des Kühlgases zu stoppen.

Wie in Fig. 5 dargestellt wird, ist die zylindrische Spule 50 gleitfähig in einer Klappenkammer 52 untergebracht, welcher in einem Zylinderblock 51 ausgebildet ist. Die Spule 50 bewegt sich entlang der Achse einer Antriebswelle 56 in Übereinstimmung mit der Neigung einer Taumelscheibe (nicht gezeigt), die durch die Antriebswelle 56 abgestützt ist. Ein hinteres Ende der Antriebswelle 56 ist in die Spule 50 eingesetzt. Ein Kugellager 57 ist zwischen dem hinteren Ende der Antriebswelle 56 und der inneren Umfangsfläche der Spule 50 angeordnet. Das hintere Ende der Antriebswelle 56 wird durch das Kugellager 57 und die Spule 50 in der Gasklappenkammer 52 abgestützt. Der Kompressor hat einen Ansaugkanal 53, der an den externen Kühlkreislauf angeschlossen ist. Der Ansaugkanal 53 ist mit der Ansaugkammer 54 durch die Gasklappenkammer 52 verbunden. Eine Positionierfläche 55 ist in den Zylinderblock 51 zwischen der Gasklappenkammer 52 und der Ansaugkammer 53 ausgebildet.

Wenn die Taumelscheibe vollständig verschwenkt ist und folglich die Kompressionsverdrängung maximal ist, dann wird die Spule 50 in eine Offenstellung bewegt, wie durch die durchgezogenen Linien in Fig. 5 dargestellt wird, in der die Spule 50 eine Verbindung zwischen dem Ansaugkanal 53 und der Ansaugkammer 54 ermöglicht. Aus diesem Grunde strömt das Kühlgas in die Ansaugkammer 54 von dem externen Kühlkreislauf und zirkuliert zwischen dem externen Kühlkreislauf und dem Kompressor. Wenn die Taumelscheibe eine geringere Neigung ausgehend von diesem Zustand annimmt, dann bewegt sich die Spule 50 in Richtung zu der Positionierfläche 55. Wenn die Neigung der Taumelscheibe minimal ist und folglich die Kompressorverdrängung minimal ist, dann stößt die Spule 50 gegen die Positionierfläche 55, wie durch die doppelt gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellt wird. Der Anschlag beschränkt die Bewegung der Spule 50 in Richtung zur Positionierfläche 55 und positioniert dabei die Spule 50 in einer geschlossenen Stellung. Die Spule 50 entkoppelt den Ansaugkanal 53 von der Ansaugkammer 54. Folglich stoppt die Strömung an Kühlgas in die Ansaugkammer 54 aus dem externen Kühlkreislauf, wodurch eine Zirkulation des Kühlgases zwischen dem externen Kühlkreislauf und dem Kompressor verhindert wird. Bei der Bewegung zwischen der Offen- und Schließstellung gleitet die Spule 50 in der axialen Richtung der Gasklappenkammer 52 mit Bezug zu der inneren Umfangsfläche der Gasklappenkammer 52. Obgleich darüberhinaus das hintere Ende der Antriebswelle 56 durch das Kugellager 57 in einer solchen Weise gelagert wird, daß es relativ drehbar mit Bezug zu der Spule 50 ist, ist die Spule 50 ebenfalls relativ drehbar mit Bezug zu der inneren Umfangsfläche der Gasklappenkammer 52 in die Umfangsrichtung. Aus diesem Grunde kann die Drehung der Antriebswelle 56 verursachen, daß sich die Spule 50 mit der Antriebswelle 56 dreht, was dazu führen kann, daß die Spule 50 mit Bezug zu der inneren Umfangsfläche der Gasklappenkammer 52 in die Umfangsrichtung gleitet. Ein solches Gleiten verhindert nicht nur eine sanfte Bewegung der Spule 50, sondern kann auch dazu führen, daß die Spule 50 gegen die inneren Umfangsfläche der Klappenkammer 52 frißt. Wenn darüberhinaus die Spule 50 zu der Schließbewegung bewegt wird, kann die Antriebswelle 56 mit der Spule 50 gedreht werden, welche gegen die Positionierfläche 50 anstößt. Dies kann ein Festfressen der Spule 50 an der Positionierfläche 55 verursachen.

Das Kühlgas enthält ein Schmiermittel in Nebelform. Wenn der Kompressor betrieben wird, strömt das Schmiermittel zusammen mit dem Kühlgas in den Kompressor und zirkuliert in jeden Bereich des Kompressors. Wenn jedoch der Betrieb des Kompressors gestoppt wird, treten Fälle ein, in denen das Kühlgas innerhalb des Kompressors aneinanderklebt und verflüssigt wird. Verflüssigtes Kühlgas kann ebenfalls in den Kompressor von dem externen Kühlkreislauf einströmen. Wenn der Betrieb des Kompressors in solch einem Zustand wieder aufgenommen wird, dann wird das Schmiermittel innerhalb des Kompressors durch das verflüssigte Kühlmittel abgewaschen und in den externen Kühlkreislauf zusammen mit dem verflüssigten Kühlmittel abgegeben. Als ein Ergebnis hiervon reduziert sich die Menge an Schmiermittel innerhalb des Kompressors. Folglich wird die Schmierung des Kompressors unzureichend. Wenn der Betrieb des Kompressors wieder aufgenommen wird, führt eine solche unzureichende Schmierung zu einer weiteren Erhöhung der Möglichkeit eines Festfressens. Reibungswärme, welche durch die Drehung der Spule 50 erzeugt wird, während sie die Positionierfläche 55 berührt, resultiert in einer mikroskopischen Deformation des Kontaktbereiches zwischen der Spule 50 und der Positionierfläche 55. Dies verringert den Wirkungsgrad der Dichtung zwischen den Bauteilen 50 und 55. Bauliche Herstellungsfehler von Teilen, wie beispielsweise der Spule 50 und der Positionierfläche 55 können ebenfalls die Dichtwirkung verringern. Eine Verringerung der Dichtwirkung zwischen der Spule 50 und der Positionierfläche 55 resultiert in einem Gasstrom zwischen dem Ansaugkanal 53 und der Ansaugkammer 54. Dies erlaubt eine Zirkulation des Kühlgases zwischen dem externen Kühlkreislauf und dem Kompressor, welches in einem Eingefrieren resultieren kann.

Folglich ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verdrängungsvariablen Kompressor zu schaffen, welcher die Verhinderung eines Festfressens von Teilen gewährleistet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verdrängungsvariablen Kompressors, der ein Blockierbauteil aufweist, welches auf sichere Weise die Zirkulation von Kühlgas stoppt.

Zur Erreichung der vorstehend genannten Aufgaben hat der Kompressor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäusekörper, eine Antriebswelle, eine Taumelscheibe sowie ein Kolben. Die Taumelscheibe konvertiert eine Drehung der Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in einer Zylinderbohrung. Der Kolben komprimiert ein in die Zylinderbohrung von einem externen Kreislauf über eine Ansaugkammer zugeführtes Gas und gibt das komprimierte Gas in eine Auslaßkammer ab. Die Taumelscheibe ist verschwenkbar mit Bezug zu einer Ebene senkrecht zu einer Achse der Antriebswelle und zwar entsprechend einem Differenzdruck zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und in der Ansaugkammer. Die Taumelscheibe regelt eine Verdrängung des Kompressors basierend auf einer Neigung der Taumelscheibe. Ein Bauteil ist bewegbar zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position im Ansprechen auf die Neigung der Taumelscheibe angeordnet. Das Bauteil verbindet den externen Kreislauf mit der Ansaugkammer in einer ersten Position und entkoppelt den externen Kreislauf von der Ansaugkammer in der zweiten Position. Der Gehäusekörper hat eine Fläche, welche gleitfähig mit dem Bauteil in Eingriff ist. Ein Beschichtungsfilm ist zumindest auf dem Bauteil oder der Gleitfläche vorgesehen, um den Widerstand zu reduzieren, welcher durch die Gleitbewegung des Bauteils auf der Gleitfläche verursacht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht, welche einen Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht, welche den durch den Kreis A in Fig. 1 gekennzeichneten Bereich darstellt,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht, welche den durch den Kreis B in Fig. 1 gekennzeichneten Bereich darstellt,

Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht des Kompressors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und

Fig. 5 eine Teilschnittansicht eines Kompressors gemäß dem Stand der Technik.

Im folgenden wird ein Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Gemäß Fig. 1 ist ein Zylinderblock 1 bestehend aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorgesehen. Ein vorderes Gehäuse 2 ist an dem vorderen Ende des Zylinderblocks 1 befestigt. Ein hinteres Gehäuse 3 ist an dem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 befestigt, wobei eine erste Platte 4, eine zweite Platte 43, eine dritte Platte 44 und eine vierte Platte 45 zwischen diesen sandwichartig eingefügt sind. Der Zylinderblock 1, das vordere Gehäuse 2 und das hintere Gehäuse 3 bilden einen Gehäusekörper.

Eine Kurbelkammer 5 ist in den vorderen Gehäuse 2 ausgebildet. Eine Antriebswelle 6 wird drehbar an dem vorderen Gehäuse 2 und dem Zylinderblock 1 abgestützt. Das vordere Ende der Antriebswelle 6 steht aus der Kurbelkammer 5 hervor und ist mit einer Riemenscheibe 7 verbunden. Die Riemenscheibe 7 ist an eine Maschine des Fahrzeugs (nicht gezeigt) über einen Riemen 8 gekoppelt.

Eine Taumelscheibe 10 wird durch die Antriebswelle 6 in einer solchen Weise abgestützt, daß sie gleitfähig entlang und verschwenkbar mit Bezug zu der Achse L der Welle 6 ist. Ein Paar von Führungsstiften 12 sind an der Taumelscheibe 10 befestigt. Führungskugeln 12a sind an den entfernten Enden der jeweiligen Führungsstifte 12 ausgebildet. Eine Drehscheibe 9 ist an der Antriebswelle 6 befestigt. Die Drehscheibe 9 hat einen Abstützarm 11, der in Richtung zur Taumelscheibe 10 (rückwärts) von der Drehscheibe 9 vorsteht. Ein Paar von Führungsbohrungen 11a sind in dem Arm 11 ausgebildet, wobei die Führungskugeln 12a gleitfähig in die zugehörigen Führungsbohrungen 11a eingesetzt sind.

Das Zusammenwirken des Arms 11 und der Führungsstifte 12 ermöglicht der Taumelscheibe 10 zusammen mit der Antriebswelle 6 gedreht zu werden und mit Bezug zu der Antriebswelle 6 verschwenkt zu werden. Die Verschwenkung der Taumelscheibe 10 wird geführt, wenn die Führungskugel 12a in den zugehörigen Führungsbohrungen 11a gleiten und die Taumelscheibe 10 entlang der Achse L der Antriebswelle 6 gleitet.

Eine Gasklappenkammer 13 ist in dem Mittenabschnitt des Zylinderblocks 1 ausgebildet, welche sich entlang der Achse L der Antriebswelle 6 erstreckt. Ein hohlförmiger zylindrischer Kolben bzw. Spule 14 ist in der Gasklappenkammer 13 in einer solchen Weise untergebracht, daß sie entlang der Achse L der Antriebswelle 6 gleitfähig ist. Die Spule 14 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die Spule hat einen großdurchmeßrigen Abschnitt 14a und einen kleindurchmeßrigen Abschnitt 14b sowie einen dazwischen sich ausbildenden Absatz. Eine Spiralfeder 15 ist zwischen dem Absatz an der Spule 14 und der inneren Wand der Gasklappenkammer 13 angeordnet. Die Spiralfeder 15 spannt die Spule 14 in Richtung zu der Taumelscheibe 10 vor.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, ist das hintere Ende der Antriebswelle 6 in die Spule 14 eingesetzt. Ein Schrägkugellager 16 ist zwischen dem hinteren Ende der Antriebswelle 6 und der inneren Wand des großdurchmeßrigen Abschnitts 14a der Spule 14 angeordnet. Das Kugellager 16 nimmt Belastungen in der Radialrichtung und in der Schubrichtung auf, welche an die Antriebswelle 6 angelegt werden. Das hintere Ende der Antriebswelle 6 ist durch die innere Wand der Gasklappenkammer 13 über das Kugellager 16 und die Spule 14 abgestützt. Das Kugellager 16 hat einen äußeren Lagerring 16a, der an der inneren Wand des großdurchmeßrigen Abschnitts 14a befestigt ist, sowie einen inneren Laufring 16b, welcher gleitfähig entlang der Achse L der Antriebswelle 6 gehalten wird. Aus diesem Grunde bewegt sich das Kugellager 16 zusammen mit der Spule 14 entlang der Achse L der Antriebswelle 6. Ein Stufenabschnitt 6a ist an der hinteren äußeren Fläche der Antriebswelle 6 ausgebildet. Der Eingriff des inneren Lagerrings 16b des Kugellagers 16 mit diesem Stufenabschnitt 6a hemmt die Bewegung des Kugellagers 16 in Richtung zur Taumelscheibe 10 (vorwärts) . Zu der gleichen Zeit verhindert dieses Ineingriffkommen, daß sich die Spule 14 in Richtung zur Taumelscheibe 10 bewegt.

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Ansaugkanal 17 in dem Mittenabschnitt des hinteren Gehäuses 3 ausgebildet, der sich entlang der Achse L der Antriebswelle 6 erstreckt. Der Ansaugkanal 17 ist mit der Gasklappenkammer 13 verbunden. Eine Positionierfläche 18 ist an dem Zylinderblock 1 zwischen der Klappenkammer 13 und dem Ansaugkanal 17 ausgebildet. Die hintere Endfläche der Spule 14 bildet eine Klappenfläche 19, welche dafür vorgesehen ist, gegen die Positionierfläche 18 anzustoßen. Wenn die Klappenfläche oder Verschlußfläche 19 gegen die Positionierfläche 18 anstößt, wird die Bewegung der Spule 14 in einer Richtung weg von der Taumelscheibe 10 bzw. in die rückwärtige Richtung begrenzt und der Ansaugkanal 17 von der Klappenkammer 13 getrennt. Ein Rohr 20 ist gleitfähig an die Antriebsfläche 6 zwischen der Taumelscheibe 10 und dem Kugellager 16 befestigt. Das vordere Ende des Rohres 20 ist mit der hinteren Endfläche der Taumelscheibe in Eingriff bringbar. Das hintere Ende des Rohres 20 berührt lediglich den inneren Lagerring 16b des Kugellagers 16. Wenn die Taumelscheibe 10 in Richtung zur Spule 14 bewegt wird, drückt sie auf das Rohr 20. Das Rohr 20 wiederum drückt auf den inneren Lagerring 16b des Kugellagers 16. Als ein Ergebnis hiervon bewegt sich die Spule 14 in Richtung zu der Positionierfläche 18 entgegen der Vorspannkraft der Feder 15, wobei die Verschlußfläche 19 der Spule 14 gegen die Positionierfläche 18 anstößt.

Folglich, zu diesem Zeitpunkt, wird die Neigung der Taumelscheibe 10 auf einen minimalen Wert begrenzt. Die minimale Neigung der Taumelscheibe 10 entspricht einer Position geringfügig abweichend oder geneigt von einer Position, welche senkrecht zu der Achse L ist. Wenn die Neigung der Taumelscheibe 10 den minimalen Wert erreicht, dann erreicht die Spule 14 eine Schließstellung, um den Ansaugkanal 17 von der Klappen­ bzw. Verschlußkammer 13 zu trennen. Die Spule 14 ist zwischen der Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar (siehe Fig. 1), welche sich entfernt von der Schließstellung befindet, wobei sie im Ansprechen auf die Bewegung der Taumelscheibe 10 positioniert wird. Wenn, wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ein Vorsprung 21 an der Vorderseite der Taumelscheibe 10 gegen die Drehscheibe 9 anschlägt, dann wird die Taumelscheibe 10 derart beschränkt, daß sie sich nicht über einen vorbestimmten maximalen Neigungswert neigt.

Eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 22 sind in dem Zylinderblock 1 ausgebildet, um mit der Kurbelkammer 5 in Verbindung zu stehen. Ein-Kopf-Kolben 23 sind in den zugehörigen Zylinderbohrungen 22 untergebracht. Die hemisphärischen bzw. kugeligen Abschnitte eines Paares von Schuhen 24 sind in jedem Kolben 23 in einer gemeinsamen gleitfähigen Weise eingesetzt. Die Taumelscheibe 10 wird zwischen den flachen Abschnitten beider Schuhe 24 gehalten. Folglich wird die wellenförmige Bewegung der Taumelscheibe 10, verursacht durch die Rotation der Antriebswelle 6, über die Schuhe 24 auf jeden Kolben 23 übertragen, so daß jeder Kolben 23 sich in der zugehörigen Zylinderbohrung 22 in Übereinstimmung mit der Neigung der Taumelscheibe 10 hin- und herbewegt.

Eine Ansaugkammer 25 sowie eine Auslaßkammer 26 sind in dem hinteren Gehäuse 3 ausgebildet. Ansauganschlüsse 27 und Auslaßanschlüsse 29 sind in der ersten Platte 4 ausgeformt. Ansaugventile 23a sind in der zweiten Platte 43 ausgebildet, wobei Auslaßventile 44a in der dritten Platte 44 ausgebildet sind. Wenn jeder Kolben 23 sich rückwärts bewegt bzw. sich von der Ansaugkammer 25 wegbewegt, zwingt Kühlgas innerhalb der Ansaugkammer 25 das zugehörige Ansaugventil 43a dazu, sich zu öffnen, um in die zugehörige Zylinderbohrung 22 durch den zugehörigen Ansauganschluß 27 einzuströmen. Wenn jeder Kolben 23 sich vorwärtsbewegt bzw. sich zur Auslaßkammer 26 hinbewegt, zwingt das Kühlgas innerhalb der Zylinderbohrungen 22 das zugehörige Auslaßventil 44a dazu, sich zu öffnen, um in die Auslaßkammer 26 über den zugehörigen Auslaßanschluß 29 zu strömen. Wenn jedes Auslaßventil 44a gegen einen Anschlag 45a anstößt, der an der vierten Platte 45 ausgebildet ist, dann wird die Öffnung des zugehörigen Auslaßventiles 44a begrenzt.

Die Ansaugkammer 25 ist mit der Klappenkammer 13 über eine Verbindungsbohrung 31 verbunden. Die Verbindungsbohrung 31 wird von dem Ansaugkanal 17 getrennt, wenn die Verschlußfläche 19 der Spule 14 gegen die Positionierfläche 18 anstößt. Der Ansaugkanal 17 bildet einen Einlaß, um das Kühlgas in den Kompressor zu fördern. Aus diesem Grunde sperrt die Spule 14 den Kanal des Kühlgases aus dem Ansaugkanal 17 zu der Ansaugkammer 25 stromab zu diesem Einlaß.

Ein Kanal 32 ist in der Antriebswelle 6 ausgebildet. Der Kanal 32 hat einen Einlaß 32a, der zur Kurbelkammer 5 hin geöffnet ist, in der Nachbarschaft des vorderen Endes der Antriebswelle 6, wobei ein Auslaß 32b sich zum Inneren der Spule 14 hin öffnet. Eine Druckentlastungsbohrung 33 ist in der hinteren Endfläche der Spule 14 ausgebildet. Die Bohrung 33 verbindet das Innere der Spule 14 mit der Klappen- bzw. Verschlußkammer 13.

Ein Zufuhrkanal 34 verbindet die Auslaßkammer 26 mit der Kurbelkammer 5 Ein elektromagnetisches Ventil 35 ist an dem hinteren Gehäuse 3 befestigt und mittig in dem Zuführkanal 34 angeordnet. Wenn das Solenoid 28 des elektromagnetischen Ventils 35 erregt wird, dann schließt der Ventilkörper 30 eine Ventilbohrung 35a. Wenn das Solenoid 28 entregt wird, dann öffnet der Ventilkörper 33 die Ventilbohrung 35a. Aus diesem Grunde öffnet oder schließt das elektromagnetische Ventil 35 in selektiver Weise den Zufuhrkanal 34 zwischen der Auslaßkammer 26 und der Kurbelkammer 5.

Ein externer Kühlkreislauf 37 verbindet die Ansaugkammer 17 für das Zuführen von Kühlgas in die Ansaugkammer 25 mit dem Auslaßanschluß 36 für das Auslassen des Kühlgases aus der Auslaßkammer 26. Unter vorstehend getroffener Voraussetzung besteht der externe Kühlkreislauf 37 aus einem Kondensor 38, einem Expansionsventil 39 sowie einem Verdampfer 40. Das Expansionsventil 39 regelt die Strömungsrate des Kühlmittels in Übereinstimmung mit einer Änderung des Gasdruckes auf der Auslaßseite des Verdampfers 40. Ein Temperatursensor 46 ist nahe dem Verdampfer 40 angeordnet. Der Temperatursensor 46 erfaßt die Temperatur des Verdampfers 40 und gibt ein Signal basierend auf der erfaßten Temperatur an einen Regler C ab. Der Regler C regelt bzw. steuert das Solenoid 28 des elektromagnetischen Ventils 35 basierend auf dem Signal von dem Temperatursensor 46. Wenn die durch den Temperatursensor 46 erfaßte Temperatur gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, während ein Aktivierschalter 47 des Klimaanlagensystems auf "Ein" eingestellt ist, entregt der Controller C das Solenoid 28, um das Stattfinden eines Gefrierens des Verdampfers 40 zu verhindern. Der Regler C entregt das Solenoid 28, wenn der Aktivierschalter 47 auf einer Aus-Stellung geschaltet ist.

Wie in der Fig. 2 dargestellt wird, ist eine Schicht 41 aus Fluorkunststoff auf der äußeren Umfangsfläche des großdurchmeßrigen Abschnitts 14a der Spule 14 vorgesehen. Die Fluorkunststoffschicht 41 wird mit Hilfe eines Bestrahlungslackierens oder ähnlichem aufgetragen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ETFE (Copolymer von Ethylen und Tetrafluorethylen) für die Schicht 41 verwendet. Die Dicke der Schicht 41 beträgt vorzugsweise 40 bis 60 nm.

Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, ist eine Schicht 42 aus Fluorkunststoff an der Verschlußfläche 19 der Spule 14 vorgesehen. Die Fluorkunststoffschicht wird mit Hilfe eines Bestrahlungslackierens (blastpainting) oder ähnlichem aufgetragen. In der gleichen Weise wie bei der Schicht 41 wird ETFE für die Schicht 42 verwendet, wobei deren Dicke vorzugsweise 40 bis 60 nm beträgt. In den Fig. 2 und 3 ist die Dicke der Schichten 41 und 42 übertrieben dargestellt.

Im nachfolgenden wird der Betrieb des Kompressors beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Solenoid 28 in einem erregten Zustand, in welchem der Zufuhrkanal 34 geschlossen ist. Aus diesem Grunde wird kein Kühlgas unter hohem Druck in der Auslaßkammer 26 zu der Kurbelkammer 5 gefördert. In dieser Situation strömt das Kühlgas in der Kurbelkammer 5 lediglich über den Kanal 32 und der Druckentlastungsbohrung 33 zu der Ansaugkammer 25 aus, so daß der Druck in der Kurbelkammer 5 den niederen Druck in der Ansaugkammer 25, d. h. den Ansaugdruck, annähert. Als ein Ergebnis hiervon wird die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 5 und dem Druck in den Zylinderbohrungen 22 reduziert, wobei die Neigung der Taumelscheibe 10 maximal wird. Die Abgabeverdrängung des Kompressors wird folglich maximal.

Wenn das Gas abgegeben wird, wobei die Taumelscheibe 10 bei der maximalen Neigung gehalten wird, während die Kühllast des Kompressors niedriger wird, fällt die Temperatur in dem Verdampfer 40, um einen Wert anzunähern, welcher ein Einfrieren verursachen kann. Wenn die durch den Temperatursensor 46 erfaßte Temperatur gleich oder niedriger als der vorbestimmte Wert ist, dann entregt der Regler C das Solenoid 28. Wenn das Solenoid 28 entregt ist, dann wird der Zufuhrkanal 34 geöffnet, um die Auslaßkammer 26 mit der Kurbelkammer 5 zu verbinden. Folglich strömt das Kühlgas unter hohem Druck in der Auslaßkammer 26 in die Kurbelkammer 5 über den Zufuhrkanal 34, wodurch der Druck in der Kurbelkammer 5 angehoben wird. Die Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 5 und dem Druck in den Zylinderbohrungen 22 erhöht sich demzufolge, wobei die Neigung der Taumelscheibe 10 kleiner wird. Wenn die Neigung der Taumelscheibe 10 kleiner wird, dann wird die Spule 14 in Richtung zur Positionierfläche 18 mit dem Rohr 20 und dem Kugellager 16 gedrückt. Wenn die Verschlußfläche 19 der Spule 14 gegen die Positionierfläche 18 stößt, dann blockiert die Spule 14 den Ansaugkanal 17 von der Ansaugkammer 25. Folglich strömt kein Kühlgas aus dem externen Kühlkreislauf 37 in die Ansaugkammer 25, wobei der Kreislauf des Kühlgas es durch den Kompressor und den externen Kühlkreislauf 37 gestoppt wird.

Wenn die Spule 14 gegen die Positionierfläche 18 stößt, nimmt die Neigung der Taumelscheibe 10 ein Minimum an. Da die minimale Neigung der Taumelscheibe 10 geringfügig geneigt ist bezüglich einer Position senkrecht zu der Achse L, wird das Kühlgas in die Auslaßkammer 26 von den Zylinderbohrungen 22 selbst dann gegeben, wenn die Neigung der Taumelscheibe 10 minimiert wird. Selbst wenn die Neigung der Taumelscheibe 10 minimiert wird, existiert folglich eine Druckdifferenz zwischen der Auslaßkammer 26, der Kurbelkammer 5 sowie der Ansaugkammer 25. Im Falle der Neigung der Taumelscheibe 10 bei dem Minimum wird folglich ein Zirkulationspfad umfassend die Auslaßkammer 26, den Zufuhrkanal 34, die Kurbelkammer 5, den Kanal 32, die Druckentlastungsbohrung 33, die Ansaugkammer 25 und die Zylinderbohrungen 22 in dem Kompressor ausgebildet. Das Kühlgas zirkuliert entlang diesem Zirkulationspfad, wobei das Schmieröl, welches in dem Kühlgas gelöst ist, die internen Teile des Kompressors schmiert.

Wenn die Kühllast des Kompressors ausgehend von dem vorstehend genannten Zustand erhöht wird, tritt dies als eine Erhöhung der Temperatur in dem Verdampfer 40 in Erscheinung. Wenn die durch den Temperatursensor 46 erfaßte Temperatur den vorbestimmten Wert überschreitet, erregt der Regler G das Solenoid 28. Wenn diese Erregung stattfindet, wird der Zufuhrkanal 34 geschlossen, um die Auslaßkammer 26 von der Kurbelkammer 5 zu trennen. Unter dieser Bedingung strömt das Kühlgas in der Kurbelkammer 5 aus in Richtung zur Ansaugkammer 25 über den Kanal 32 und die Druckentlastungsbohrung 33, wobei der Druck in der Kurbelkammer 5 verringert wird. Als ein Ergebnis hiervon wird die Neigung der Taumelscheibe 10 in Richtung zu deren Maximum, ausgehend von deren Minimum, verschoben. Wenn die Neigung der Taumelscheibe 10 vergrößert wird, wird die Spule 14 graduell von der Positionierfläche 18 durch die Federkraft der Spiralfeder 15 beabstandet. Während dieser Beabstandung erhöht sich die Menge an Kühlgas, welches in die Ansaugkammer 25 vom Ansaugkanal 17 aus einströmt, in gradueller Weise. Als ein Ergebnis hiervon erhöht sich ebenfalls graduell die Menge an Kühlgas, welche in die Zylinderbohrungen 22 von Ansaugkammer 25 aus eingezogen wird, wobei die Abgabeverdrängung des Kompressors graduell erhöht wird. Wenn die Maschine stoppt, beendet der Kompressor seinen Betrieb, wobei das Solenoid 28 entregt wird. Aus diesen Grunde wird die Neigung der Taumelscheibe 10 in Richtung zu deren minimaler Neigung verschoben. Mit dem Stoppbetrieb des Kompressors wird die Taumelscheibe 10 bei deren minimaler Neigung gehalten.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Einlaß von Kühlgas aus dem externen Kühlkreislauf 37 in die Ansaugkammer 25 zugelassen und verhindert, indem die Spule 14 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung in Übereinstimmung mit der Verschwenkung der Taumelscheibe 10 hin- und herbewegt wird. Wenn die Spule 14 sich zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bewegt, gleitet die Spule 14 in die Axialrichtung der Verschlußkammer 13 mit Bezug auf die innere Fläche der Verschlußkammer 13. Die Rotation der Drehwelle 6 kann auf die Spule 14 über das Kugellager 16 übertragen werden und verursacht eine geringfügige Rotation der Spule 14. In solch einem Fall dreht sich die Spule 14 entgegen der-inneren Fläche der Verschlußkammer 13.

Jedoch ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schicht aus Fluorkunststoff 41 an der äußeren Oberfläche des großdurchmeßrigen Abschnitts 14a der Spule 14 vorgesehen, welcher mit der inneren Fläche der Verschlußkammer 13 in Berührung ist. Aus diesem Grunde wird der Reibungskoeffizient der äußeren Fläche des großdurchmeßrigen Abschnitts 14a verringert. Dies reduziert den Gleitwiderstand zwischen der äußeren Fläche des großdurchmeßrigen Abschnitts 14a und der inneren Fläche der Verschlußkammer 13. Folglich bewegt sich die Spule 14 reibungsfrei innerhalb der Verschlußkammer 13, wobei ein Festfressen der Spule 14 an der inneren Fläche der Verschlußkammer 13 verhindert wird. Als ein Ergebnis hiervon wird die Haltbarkeit der Spule 14 verbessert. Dies führt zu einer Erhöhung der Kompressorlebenszeit. Darüber hinaus erlaubt die reibungsfreie Bewegung der Spule 14, daß die Taumelscheibe 10 mit geringerem Widerstand verschwenkt werden kann.

Wenn sich die Spule 14 zur Schließstellung bewegt, besteht die Möglichkeit, daß die Spule 14 zusammen mit der Antriebswelle 6 rotiert wird, wobei die Spule 14 gegen die Positionierfläche 18 anstößt. Jedoch ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Schicht aus Fluorkunststoff 42 an der Klappenfläche 19 der Spule 14 vorgesehen, welche mit der Positionierfläche 18 in Kontakt kommt. Dies verringert folglich den Reibungskoeffizienten der Klappen- bzw. Verschlußfläche 19 und reduziert den Gleitwiderstand zwischen der Verschlußfläche 19 und der Positionierfläche 18. Obgleich die Spule 14 gedreht wird, während sie die Positionierfläche 18 berührt, findet trotzdem kein Festfressen der Spule 14 und der Positionierfläche 18 statt.

Wenn der Betrieb des Kompressors wiederaufgenommen wird, nachdem er gestoppt wurde, besteht eine Zeitphase, in der das Schmiermittel innerhalb des Kompressors durch verflüssigtes Kühlmittel abgewaschen wird und in den externen Kühlkreislauf abgegeben wird. Dies verursacht eine unzureichende Schmierung innerhalb des Kompressors. In solch einen Fall verhindern die Schichten 41, 42, welche an den äußeren Unfangsflächen der Spule 14 und der Verschlußfläche 19 vorgesehen sind, ein Festfressen.

Die Schicht 42 der Verschlußfläche 19 der Spule 14 absorbiert bauliche Herstellungsfehler und mikroskopische Deformationen der Verschlußfläche 19 und der Positionierfläche 18. Folglich wird die Haftung zwischen der Verschlußfläche 19 und der Positionierfläche 18 verbessert. Dies erhöht die Dichtwirkung zwischen der Verschlußfläche 19 und der Positionierfläche 18. Wenn als ein Ergebnis hiervon die Spule 14 gegen die Positionierfläche 18 stößt, wird der Ansaugkanal 17 in vorteilhafter Weise von der Ansaugkammer 25 getrennt. Dies gewährleistet eine Sperrung der Zirkulation des Kühlgases zwischen dem externen Kühlkreislauf 37 und dem Kompressor.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in nachfolgenden mit Bezug auf die Fig. 4 beschrieben. Bei dem zweiten. Ausführungsbeispiel, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, ist eine Schicht 41 an der inneren Fläche der Verschlußkammer 13 anstatt auf der äußeren Umfangsfläche der Spule 14 vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Schicht 42 an der Positionierfläche 18 anstatt auf der Verschlußfläche 19 der Spule 14 vorgesehen. Mit dieser Struktur werden die gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung wie nachfolgend beschrieben modifiziert werden.

• (1) Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können Kunstharze, wie beispielsweise FEP (Copolymer von 4-Ethylen-Fluorid und 6-Propylen-Fluorid) sowie PTFE (Polytetrafluorethylen) verwendet werden, anstatt von ETFE, als Material für die Fluorkunststoffschichten 41 und 42.
• (2) Die Schicht 41 kann sowohl auf der äußeren Fläche der Spule 14 als auch auf der inneren Fläche der Verschlußkammer 13 vorgesehen sein. Die Schicht 42 kann ebenfalls sowohl auf der Verschlußfläche 19 der Spule 14 als auch auf der Positionierfläche 18 vorgesehen werden. Dies verbessert weiter den Widerstand gegen ein Festfressen.
• (3) Eine Schicht kann auf der gesamten äußeren Fläche der Spule 14 vorgesehen werden. Dies vereinfacht den Beschichtungsvorgang im Vergleich zu der separaten Beschichtung, welche auf dem großdurchmeßrigen Abschnitt 14a der Spule 14 und der Verschlußfläche 19 durchgeführt wird.
• (4) Die Schicht 41 kann durch Anbringen beispielsweise eines zylindrischen Körpers bestehend aus FEP an dem großdurchmeßrigen Abschnitt 14a der Spule 14 oder durch Einsetzen des zylindrischen Körpers in die innere Fläche der Verschlußkammer 13 vorgesehen werden. Die Schicht 42 kann ferner durch Anbringen einer ringförmigen oder kreisförmigen Platte bestehend aus FEP an der Verschlußfläche 19 oder der Positionierfläche 18 vorgesehen werden. Aus diesem Grunde sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen illustrativ und nicht restriktiv zu betrachten, wobei die Erfindung nicht auf die Details gemäß vorstehender Beschreibung beschränkt werden soll, sondern innerhalb des Umfangs der anliegenden Ansprüche modifiziert werden kann.

Ein Kompressor hat einen Gehäusekörper 1, 2, 3, eine Antriebswelle 6, eine Taumelscheibe 10 und einen Kolben 23. Die Taumelscheibe 10 konvertiert eine Rotation der Antriebswelle 6 in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 23 in einer Zylinderbohrung 22. Der Kolben 23 komprimiert ein Gas, welches aus einem externen Kreislauf 37 über einer Ansaugkammer 25 zu der Zylinderbohrung 22 gefördert wird und gibt das komprimierte Gas in eine Auslaßkammer 26 ab. Die Taumelscheibe 10 ist schwenkbar mit Bezug zu einer Ebene senkrecht zu einer Achse L der Antriebswelle 6 entsprechend einer Druckdifferenz zwischen einem Druck in der Kurbelkammer 5 und einem Druck in der Ansaugkammer 25 behalten. Die Taumelscheibe 10 regelt eine Verdrängung des Kompressors basierend auf einer Neigung von dieser. Ein Bauteil 14 ist bewegbar zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position im Ansprechen auf die Neigung der Taumelscheibe 10 gehalten. Das Bauteil 14 verbindet den externen Kreislauf 37 mit der Ansaugkammer 25 in der ersten Position und trennt den externen Kreislauf 37 von der Ansaugkammer 25 in der zweiten Position. Der Gehäusekörper 1, 2, 3 hat eine Fläche, welche gleitfähig mit dem Bauteil 14 in Eingriff ist. Eine überziehende Schicht 41, 42 ist zumindest an einem der nachfolgenden Elemente, nämlich dem Bauteil 14 und der Gleitfläche vorgesehen, um einen Widerstand zu verringern, welcher durch eine Gleitbewegung des Bauteils 14 auf der Gleitfläche entsteht.

Claims (11)

1. Kompressor mit einem Gehäusekörper, der eine Kurbelkammer, eine Ansaugkammer, sowie eine Auslaßkammer umschließt, eine Antriebswelle, die drehbar in dem Gehäusekörper abgestützt ist, einer Taumelscheibe, die an der Antriebswelle innerhalb der Kurbelkammer montiert ist, wobei ein Kolben an der Taumelscheibe angekoppelt ist, die eine Rotation der Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in einer Zylinderbohrung konvertiert, um eine Kapazität der Zylinderbohrung zu verändern, wobei der Kolben ein Gas komprimiert, welches zu der Zylinderbohrung von einem externen, separat vom Kompressor vorgesehenen Kreislauf über die Ansaugkammer zugeführt wird und das Gas zu der Auslaßkammer abgibt, wobei die Taumelscheibe schwenkbar zwischen einem maximalen Neigungswinkel und einem minimalen Neigungswinkel mit Bezug zu einer Ebene senkrecht zu einer Achse der Antriebswelle entsprechend dem Differenzialdruck zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in der Ansaugkammer ist, wobei die Taumelscheibe eine Verdrängung des Kolbens basierend auf deren Neigung steuert, wobei ein Bauteil bewegbar zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung im Ansprechen auf die Neigung der Taumelscheibe vorgesehen ist, um den externen Kreislauf mit der Ansaugkammer in der ersten Stellung zu verbinden und den externen Kreislauf von der Ansaugkammer in der zweiten Stellung zu trennen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper (1, 2, 3) eine Fläche hat, die gleitfähig mit dem Bauteil (14) in Eingriff ist, wobei eine überziehende Schicht (41, 42) an zumindest dem Bauteil (14) und/oder der Gleitfläche vorgesehen ist, um einen Widerstand zu verringern, der durch eine Gleitbewegung des Bauteils (14) auf der Gleitfläche entsteht.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die überziehende Schicht (41, 42) eine Fluorkunststoffschicht ist.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluorkunststoffschicht im wesentlichen aus einem Copolymer aus Ethylen und Tetrafluorethylen besteht, wobei die Schicht eine Dicke von 40 bis 60 µm hat.

4. Kompressor nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bestrahlungslackieren bei zumindest einem der nachfolgenden Elemente, nämlich dem Bauteil (14) und der Gleitfläche angewendet wird, um darauf die Schicht (41, 42) auszubilden.

5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (14) eine äußere Fläche hat, wobei eine Verschlußkammer (13) in dem Gehäusekörper (1, 2, 3) ausgebildet ist und das Bauteil (14) aufnimmt, wobei die Verschlußkammer (13) die Gleitfläche hat, die die äußere Fläche des Bauteils (14) berührt, wobei das Bauteil (14) auf der Gleitfläche in eine axiale Richtung mit Bezug zu der Antriebswelle (6) gleitet, wobei die überziehende Schicht (41) bei zumindest einem der Elemente, nämlich der äußeren Fläche des Bauteils (14) und der Gleitfläche der Verschlußkammer (13) vorgesehen ist.

6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (14) eine hohlförmige zylindrische Struktur hat, wobei ein Lager (16) innerhalb des Bauteils (14) angeordnet ist, um die Antriebswelle (6) drehbar zu lagern.

7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche eine Positionierfläche (18) hat, wobei das Bauteil eine Endfläche (19) hat, welche gegen die Positionierfläche (18) anstößt, um in der zweiten Stellung positioniert zu werden, wobei die überziehende Schicht (42) an zumindest einem der Elemente vorgesehen ist, nämlich an der Endfläche (19) des Bauteils (14) und der Positionierfläche (18).

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe (10) bei einem minimalen Neigungswinkel gehalten wird, wenn das Bauteil (14) in der zweiten Stellung positioniert wird.

9. Kompressor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (14) den externen Kreislauf (37) von der Ansaugkammer (25) durch die Endfläche (19) trennt, welche gegen die Positionierfläche (18) anschlägt.

10. Kompressor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkammer (13) mit der Ansaugkammer (25) verbunden ist, wobei ein Ansaugkanal (17) den externen Kreislauf (37) und die Verschlußkammer (13) verbindet, wobei die Positionierfläche (18) zwischen der Verschlußkammer (13) und dem Ansaugkanal (17) angeordnet ist.

11. Kompressor nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch ein Übertragungsbauteil (20), das bewegbar entlang der Achse (L) der Antriebswelle (6) angeordnet ist, um die Neigung der Taumelscheibe (10) auf das Bauteil (14) durch das Lager (16) zu übertragen.